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JPH08335627A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH08335627A
JPH08335627A JP7140881A JP14088195A JPH08335627A JP H08335627 A JPH08335627 A JP H08335627A JP 7140881 A JP7140881 A JP 7140881A JP 14088195 A JP14088195 A JP 14088195A JP H08335627 A JPH08335627 A JP H08335627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
field shield
film
groove
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7140881A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3068439B2 (en
Inventor
Toshio Wada
俊男 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UMC Japan Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Semiconductor Corp filed Critical Nippon Steel Semiconductor Corp
Priority to JP7140881A priority Critical patent/JP3068439B2/en
Priority to US08/659,653 priority patent/US5859466A/en
Publication of JPH08335627A publication Critical patent/JPH08335627A/en
Priority to US09/115,240 priority patent/US6274919B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3068439B2 publication Critical patent/JP3068439B2/en
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor device having a field shield structure and manufacturing method thereof whereby the integration degree can be elevated more than that of the conventional device. CONSTITUTION: A semiconductor device has a field shield isolation structure 11 for electrically insulating and isolating elements formed on a semiconductor substrate 7. Grooves 12 are formed in an inert region 10, a field shield insulation film 5 and field shield electrodes 6 are buried in the grooves and the top face of the electrode 6 is made flush with the surface of the substrate 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、微細加工技術で実現さ
れる高い集積度のMOSLSIを含む半導体装置および
その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device including a MOSLSI having a high degree of integration realized by a fine processing technique and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコンを半導体基板として使用した半
導体装置においては、従来から、素子分離法として基板
上に選択的に厚い熱酸化膜を形成する、いわゆるLOC
OS法がよく用いられてきた。ところが、LOCOS法
では厚い熱酸化膜の周縁から活性領域に向かって横方向
に成長する酸化膜領域、いわゆるバーズビーク(Bird's
Beak)が微細化の障害となるため、近年、他の技術、特
にフィールド・シールド素子分離法が注目されてきてい
る。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device using silicon as a semiconductor substrate, a so-called LOC has conventionally been used in which a thick thermal oxide film is selectively formed on a substrate as an element isolation method.
The OS method has often been used. However, in the LOCOS method, an oxide film region that grows laterally from the periphery of a thick thermal oxide film toward the active region, so-called Bird's Beak (Bird's
Since Beak) becomes an obstacle to miniaturization, in recent years, other technologies, especially the field shield element separation method, have been attracting attention.

【0003】フィールド・シールド素子分離法は、例え
ば、日経マイクロデバイス、1992年6月号第84〜
88頁に示されているように、半導体素子を形成する活
性領域の間にフィールド・シールド絶縁膜とフィールド
・シールド電極からなるMOS構造(以下、フィールド
・シールド分離構造と称する)を設け、フィールド・シ
ールド電極を基準電位(例えばGND、0V)に固定す
ることにより、基板表面において寄生チャネルが形成さ
れることを防止して活性領域間の絶縁分離を行なうもの
である。
The field / shield element separation method is described in, for example, Nikkei Microdevice, June 1992 issue 84-.
As shown on page 88, a MOS structure composed of a field shield insulating film and a field shield electrode (hereinafter referred to as a field shield isolation structure) is provided between active regions forming a semiconductor element, By fixing the shield electrode to a reference potential (for example, GND, 0V), formation of a parasitic channel on the surface of the substrate is prevented and insulation between the active regions is isolated.

【0004】さらに、このフィールド・シールド素子分
離法の改良版としては、特開平5−109886号公報
に、フィールド・シールド絶縁膜とフィールド・シール
ド電極からなるフィールド・シールド分離構造を半導体
基板に設けた溝(トレンチ)の内部に埋め込んだ構造の
ものが示されており、より集積度の高い集積回路を実現
することが期待されている。
Further, as an improved version of this field shield element separation method, in JP-A-5-109886, a field shield separation structure comprising a field shield insulating film and a field shield electrode is provided on a semiconductor substrate. A structure having a structure embedded in a trench is shown, and it is expected to realize an integrated circuit with a higher degree of integration.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フィールド・シールド分離構造は集積度の面で未だ不満
足なものであった。例えば、集積度の向上を目的として
フィールド・シールド構造を溝の内部に埋め込んだ、前
記公報に記載の半導体装置でさえも、基板上に位置する
フィールド・シールド電極の上部の幅が溝の幅以上に大
きいことから、フィールド・シールド分離構造、すなわ
ち不活性領域に多くの面積を要してしまうという問題が
あった。そこで、従来以上の集積度の向上を実現するた
めには、従来のフィールド・シールド構造に更なる技術
改良を加えることが必要とされていた。
However, the conventional field / shield separation structure is still unsatisfactory in terms of the degree of integration. For example, even in the semiconductor device described in the above publication in which a field shield structure is buried inside a groove for the purpose of improving the degree of integration, the width of the upper part of the field shield electrode located on the substrate is equal to or larger than the width of the groove. Therefore, there is a problem that a large area is required for the field / shield separation structure, that is, the inactive region. Therefore, in order to realize a higher degree of integration than ever, it was necessary to further improve the conventional field shield structure.

【0006】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、従来以上に集積度の向上を図り得るフィー
ルド・シールド分離構造を有する半導体装置、およびそ
の種の半導体装置を容易に実現し得る製造方法を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and easily realizes a semiconductor device having a field / shield separation structure capable of improving the degree of integration more than ever, and a semiconductor device of that kind. It is an object of the present invention to provide a possible manufacturing method.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成され
た複数の素子を電気的に絶縁分離するための、フィール
ド・シールド絶縁膜とフィールド・シールド電極を有す
るフィールド・シールド分離構造を備えた半導体装置に
おいて、前記フィールド・シールド分離構造が形成され
る不活性領域内に前記半導体基板の表面側に開口し前記
素子を構成する拡散層の深さ以上の深さを有する溝が形
成され、該溝の内壁面に前記フィールド・シールド絶縁
膜が被着され、その内部に前記フィールド・シールド電
極が埋設されるとともに、該フィールド・シールド電極
の上面が前記半導体基板の表面と同一平面とされたこと
を特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises a field shield insulating film for electrically insulating and separating a plurality of elements formed on a semiconductor substrate. In a semiconductor device having a field / shield separation structure having a field shield electrode and a field shield electrode, a diffusion layer forming an element on the surface side of the semiconductor substrate in an inactive region where the field / shield separation structure is formed. A groove having a depth equal to or greater than the depth is formed, the field shield insulating film is deposited on the inner wall surface of the groove, the field shield electrode is embedded in the inside, and the field shield electrode is formed. The upper surface of the same is flush with the surface of the semiconductor substrate.

【0008】また、前記フィールド・シールド分離構造
の絶縁分離性能を高めるためには、前記フィールド・シ
ールド電極に対して、N型素子分離領域側では負電位、
P型素子分離領域側では電源電圧の昇圧電位の少なくと
もいずれか一方が供給される構成とすることが望まし
い。
In order to improve the insulation isolation performance of the field / shield isolation structure, a negative potential is applied on the N-type element isolation region side with respect to the field / shield electrode.
It is desirable that at least one of the boosted potentials of the power supply voltage is supplied to the P-type element isolation region side.

【0009】さらに、前記フィールド・シールド絶縁膜
を、前記溝の内壁面側に形成される二酸化硅素膜と前記
フィールド・シールド電極側に形成される窒化硅素膜の
2層構造としたり、前記溝の内壁面側に形成される窒化
硅素膜と前記フィールド・シールド電極側に形成される
二酸化硅素膜の2層構造としたり、前記溝の内壁面側か
ら前記フィールド・シールド電極側に向けて順次形成さ
れる二酸化硅素膜−窒化硅素膜−二酸化硅素膜の3層構
造としてもよい。
Further, the field shield insulating film has a two-layer structure of a silicon dioxide film formed on the inner wall surface side of the groove and a silicon nitride film formed on the field shield electrode side, or the field shield insulating film is formed. It has a two-layer structure of a silicon nitride film formed on the inner wall surface side and a silicon dioxide film formed on the field shield electrode side, or is formed sequentially from the inner wall surface side of the groove toward the field shield electrode side. A three-layer structure of a silicon dioxide film-a silicon nitride film-a silicon dioxide film may be used.

【0010】一方、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板上に形成された複数の素子を電気的に絶縁分
離するためのフィールド・シールド絶縁膜とフィールド
・シールド電極を有するフィールド・シールド分離構造
を備えた半導体装置の製造方法において、前記フィール
ド・シールド分離構造が形成される不活性領域内に前記
半導体基板の表面側に開口し前記素子を構成する拡散層
の深さ以上の深さを有する溝を形成する第1の工程と、
該溝の内壁面を被覆する前記フィールド・シールド絶縁
膜を形成する第2の工程と、該溝の内部にその上面が前
記半導体基板の表面と同一平面となるようなフィールド
・シールド電極を形成する第3の工程を有することを特
徴とするものである。
On the other hand, the semiconductor device manufacturing method of the present invention is
In a method of manufacturing a semiconductor device having a field shield isolation structure having a field shield insulating film and a field shield electrode for electrically insulating and isolating a plurality of elements formed on a semiconductor substrate, the field shield is provided. A first step of forming a groove having a depth equal to or greater than the depth of a diffusion layer forming the element in the inactive region where an isolation structure is formed, the opening being on the surface side of the semiconductor substrate;
A second step of forming the field shield insulating film covering the inner wall surface of the groove, and forming a field shield electrode in the groove such that its upper surface is flush with the surface of the semiconductor substrate. It is characterized by having a third step.

【0011】また、前記第3の工程においては、前記フ
ィールド・シールド絶縁膜上に前記フィールド・シール
ド電極となるべき材料を成膜し該材料を前記溝の内部に
埋め込んだ後、前記半導体基板の表面が露出するまで前
記材料の平坦加工を施すことによって前記フィールド・
シールド電極の上面を前記半導体基板の表面と同一平面
とすることが望ましい。そして、その具体的手段として
は、前記材料の成膜を硅素の気相成長法により行なうと
ともに、前記材料の平坦加工を化学的機械研磨法、エッ
チバック法、ウェットエッチングによる平坦化腐食法の
いずれかにより行なうことができる。
In the third step, a material to be the field shield electrode is formed on the field shield insulating film, the material is embedded in the groove, and then the semiconductor substrate of the semiconductor substrate is formed. By subjecting the material to planarization until the surface is exposed, the field
It is desirable that the upper surface of the shield electrode be flush with the surface of the semiconductor substrate. As specific means thereof, the film formation of the material is performed by a vapor phase growth method of silicon, and the flattening of the material is performed by a chemical mechanical polishing method, an etch back method, or a flattening corrosion method by wet etching. It can be done by

【0012】さらに、前記第2の工程においては、前記
溝の内壁面側から二酸化硅素膜、窒化硅素膜を順次積層
したり、前記溝の内壁面側から窒化硅素膜、二酸化硅素
膜を順次積層することによる2層構造のフィールド・シ
ールド絶縁膜、もしくは、前記溝の内壁面側から二酸化
硅素膜、窒化硅素膜、二酸化硅素膜を順次積層すること
による3層構造のフィールド・シールド絶縁膜を形成し
てもよい。
Further, in the second step, a silicon dioxide film and a silicon nitride film are sequentially laminated from the inner wall surface side of the groove, or a silicon nitride film and a silicon dioxide film are sequentially laminated from the inner wall surface side of the groove. To form a two-layer field shield insulating film or a three-layer field shield insulating film by sequentially laminating a silicon dioxide film, a silicon nitride film, and a silicon dioxide film from the inner wall surface side of the groove. You may.

【0013】[0013]

【作用】本発明の半導体装置によれば、素子を構成する
拡散層の深さ以上の深さを有する溝の内部にフィールド
・シールド絶縁膜、フィールド・シールド電極が埋設さ
れているため、分離すべき拡散層相互の分離間隔は溝の
幅寸法と深さ寸法の2倍の合計の長さとなり、埋込み型
でないフィールド・シールド分離構造の場合と比べて実
質的に増大する。それに加えて、本発明の半導体装置の
場合、フィールド・シールド電極の上面が半導体基板表
面と同一平面とされているので、基板表面にてフィール
ド・シールド分離構造が要する面積は溝の幅の分だけで
済み、従来の埋込み型のフィールド・シールド分離構造
の場合と比べて微細化が図れる。
According to the semiconductor device of the present invention, since the field shield insulating film and the field shield electrode are buried inside the groove having a depth equal to or larger than the depth of the diffusion layer forming the element, they are separated. The separation between the power diffusion layers is twice the total width and depth of the groove, which is substantially increased as compared with the non-embedded field shield separation structure. In addition, in the case of the semiconductor device of the present invention, since the upper surface of the field shield electrode is flush with the surface of the semiconductor substrate, the area required for the field shield separation structure on the substrate surface is only the width of the groove. Therefore, miniaturization can be achieved as compared with the case of the conventional buried type field shield separation structure.

【0014】また、フィールド・シールド電極に対して
N型素子分離領域側で負電位を、またはP型素子分離領
域側で電源電圧(Vcc )の昇圧電位を供給した場合に
は、GND電位やVcc を供給した場合に比べて拡散層
電位変動時のオーバーシュートやアンダーシュートに対
する拡散層電位の限界値のマージンが大きくなるため、
絶縁分離性能の余裕度が大きくなる。
When a negative potential is supplied to the field shield electrode on the N-type element isolation region side or a boosted potential of the power supply voltage (Vcc) is supplied on the P-type element isolation region side, the GND potential or Vcc is applied. Since the margin of the limit value of the diffusion layer potential against overshoot and undershoot when the diffusion layer potential changes becomes larger than that in the case where
The margin of insulation separation performance increases.

【0015】さらに、フィールド・シールド絶縁膜を二
酸化硅素膜、窒化硅素膜からなる2層構造または3層構
造とした場合には、実効的な膜厚を薄くできるととも
に、全体として欠陥の少ない膜を形成することができ、
絶縁分離効果を高めることができる。
Further, when the field shield insulating film has a two-layer structure or a three-layer structure composed of a silicon dioxide film and a silicon nitride film, the effective film thickness can be reduced and a film having few defects as a whole can be formed. Can be formed,
The insulation separation effect can be enhanced.

【0016】一方、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、上記のような微細化に対応し得る半導体装置を容
易に製造することができる。例えば、第3の工程におい
て、フィールド・シールド絶縁膜上にフィールド・シー
ルド電極となるべき材料を溝の深さ以上の膜厚となるよ
うに硅素の気相成長法により成膜した後、化学的機械研
磨法、エッチバック法、ウェットエッチングによる平坦
化腐食法のいずれかにより材料の平坦加工を行なうと、
フォトリソグラフィー技術を用いることなく、上面が基
板表面と同一平面をなすフィールド・シールド電極を形
成することができる。
On the other hand, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to easily manufacture a semiconductor device which can cope with the above miniaturization. For example, in the third step, a material to be the field shield electrode is formed on the field shield insulating film by a vapor phase growth method of silicon so as to have a film thickness equal to or larger than the depth of the groove, and then chemically formed. When the material is flattened by any one of the mechanical polishing method, the etchback method, and the flattening corrosion method by wet etching,
A field shield electrode whose top surface is flush with the substrate surface can be formed without using a photolithography technique.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1〜図3を参
照して説明する。図1は本実施例のMOSLSI(半導
体装置)におけるフィールド・シールド分離構造を示す
図(図1(a)は縦構造を示す断面図、(b)は平面
図)であって、図中符号1はN型MOSトランジスタ
(分離すべき素子)、2はソース拡散層、3はドレイン
拡散層、4はゲート電極、5はフィールド・シールド絶
縁膜、6はフィールド・シールド電極である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a view showing a field / shield separation structure in a MOSLSI (semiconductor device) of this embodiment (FIG. 1A is a cross-sectional view showing a vertical structure, and FIG. 1B is a plan view). Is an N-type MOS transistor (element to be separated), 2 is a source diffusion layer, 3 is a drain diffusion layer, 4 is a gate electrode, 5 is a field shield insulating film, and 6 is a field shield electrode.

【0018】図1(a)に示すように、半導体基板7表
面の活性領域8にN型MOSトランジスタ1が形成され
ている。N型MOSトランジスタ1は、ポリシリコンか
らなるゲート電極4と、10〜14nmの膜厚の二酸化
硅素からなるゲート絶縁膜9と、LDD(Lightly Dope
d Drain)構造のN型のソース、ドレイン拡散層2、3
で構成されている。そして、各活性領域8間が不活性領
域10とされ、この不活性領域10にN型MOSトラン
ジスタ1同士を電気的に絶縁分離するためのフィールド
・シールド分離構造11が形成されている。
As shown in FIG. 1A, the N-type MOS transistor 1 is formed in the active region 8 on the surface of the semiconductor substrate 7. The N-type MOS transistor 1 includes a gate electrode 4 made of polysilicon, a gate insulating film 9 made of silicon dioxide having a film thickness of 10 to 14 nm, and an LDD (Lightly Dope).
d-Drain) structure N-type source and drain diffusion layers 2, 3
It is composed of An inactive region 10 is formed between the active regions 8 and a field shield isolation structure 11 for electrically insulating and isolating the N-type MOS transistors 1 from each other is formed in the inactive region 10.

【0019】前記フィールド・シールド分離構造11
は、フィールド・シールド絶縁膜5とフィールド・シー
ルド電極6で構成されている。不活性領域10内には、
半導体基板7の表面側に開口しソース、ドレイン拡散層
2、3の深さ以上の深さを有する溝12が形成されてお
り、溝12の内壁面にフィールド・シールド絶縁膜5が
被着されている。さらに、溝12の内部にはフィールド
・シールド絶縁膜5を介してフィールド・シールド電極
6が埋設されている。そして、フィールド・シールド電
極6の上面が半導体基板7の表面と同一平面とされてい
る。また、フィールド・シールド電極6の上方には層間
絶縁膜13が形成されている。
The field / shield separating structure 11
Is composed of a field shield insulating film 5 and a field shield electrode 6. In the inactive region 10,
A groove 12 having a depth equal to or larger than the depth of the source / drain diffusion layers 2 and 3 is formed on the surface side of the semiconductor substrate 7, and the field shield insulating film 5 is deposited on the inner wall surface of the groove 12. ing. Further, a field shield electrode 6 is embedded inside the groove 12 with a field shield insulating film 5 interposed therebetween. The upper surface of the field shield electrode 6 is flush with the surface of the semiconductor substrate 7. An interlayer insulating film 13 is formed above the field shield electrode 6.

【0020】図1(a)、(b)に示すように、ソー
ス、ドレイン拡散層2、3からコンタクトホール14、
15を介して電極配線16、17がそれぞれ形成されて
いる。また、図1(b)に示すように、フィールド・シ
ールド電極6からコンタクトホール18を介して電極配
線19が、ゲート電極4からコンタクトホール20を介
して電極配線21がそれぞれ形成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the source / drain diffusion layers 2 and 3 through the contact hole 14,
Electrode wirings 16 and 17 are respectively formed via 15. Further, as shown in FIG. 1B, an electrode wiring 19 is formed from the field shield electrode 6 through the contact hole 18, and an electrode wiring 21 is formed from the gate electrode 4 through the contact hole 20.

【0021】以下、上記構成のMOSLSIを製造する
方法について図2および図3を用いてその手順に沿って
説明する。まず、図2(a)に示すように、比抵抗3〜
4Ω・cm のP型シリコン単結晶基板7からなるウェハ
Wの表面に、N型MOSトランジスタを形成すべき領域
となる活性領域8上に残した二酸化硅素膜22をエッチ
ング・マスクとして溝12をそれぞれ形成する。なお、
溝12の加工は塩素ガスを用いたドライ・エッチング法
により行ない、溝12の深さを0.5〜1.5μm、幅
を0.2〜0.5μmとする。
A method of manufacturing the MOSLSI having the above structure will be described below with reference to FIGS. First, as shown in FIG.
Grooves 12 are formed on the surface of a wafer W made of a P-type silicon single crystal substrate 7 of 4 Ω · cm by using the silicon dioxide film 22 left on the active region 8 where the N-type MOS transistor is to be formed as an etching mask. Form. In addition,
The groove 12 is processed by a dry etching method using chlorine gas, and the groove 12 has a depth of 0.5 to 1.5 μm and a width of 0.2 to 0.5 μm.

【0022】そして、図2(b)に示すように、ウェハ
Wの表面に熱酸化処理または気相成長法により膜厚10
〜80nmの二酸化硅素の絶縁膜23を形成し、つい
で、その表面に気相成長法により膜厚100〜500n
mのポリシリコン膜24を形成する。この際、ポリシリ
コン膜24は溝12を完全に埋め込んでウェハWの全面
を覆う形状になるとともに、ポリシリコンの気相成長時
に燐のような不純物を含有するか、気相成長工程後の不
純物導入を行なうかのいずれかの方法によりドープドポ
リシリコン膜とされ、したがって、導電性を備えてい
る。
Then, as shown in FIG. 2B, a film thickness of 10 is formed on the surface of the wafer W by thermal oxidation or vapor phase epitaxy.
An insulating film 23 of silicon dioxide having a thickness of ˜80 nm is formed, and then a film thickness of 100 to 500 n is formed on the surface by vapor phase epitaxy.
Then, a polysilicon film 24 of m is formed. At this time, the polysilicon film 24 has a shape that completely fills the groove 12 and covers the entire surface of the wafer W, and contains an impurity such as phosphorus during the vapor phase growth of polysilicon, or an impurity after the vapor phase growth step. It is formed into a doped polysilicon film by any method of introduction and therefore has conductivity.

【0023】ついで、図2(c)に示すように、ウェハ
Wの表面側から基板7の表面が露出するまで化学的機械
研磨法(Chemical Mechano-Polishing 、以下、CMP
法と称する)を行ない、基板7表面上のポリシリコン膜
24を除去して溝12の内部のみに埋め込んだ形状とす
る。なお、CMP法とは、雑誌「電子材料」1993年
6月号第41〜62頁に詳述されているように、アルカ
リ溶液、砥粒剤等を用いた化学的・機械的研磨によりウ
ェハ表面を平坦化する技術である。そして、この研磨と
同時もしくは研磨後に活性領域8の基板7表面を保護し
ていた二酸化硅素膜22、23も除去する。このように
して、溝12の内壁面に残った二酸化硅素膜23がフィ
ールド・シールド絶縁膜5に、その内部に埋め込まれた
ポリシリコン膜24がフィールド・シールド電極6にな
る。
Then, as shown in FIG. 2C, chemical mechanical polishing (CMP) is performed until the surface of the substrate 7 is exposed from the front side of the wafer W.
Method) is performed to remove the polysilicon film 24 on the surface of the substrate 7 to fill the inside of the groove 12 only. The CMP method is used to chemically and mechanically polish a wafer surface using an alkaline solution, an abrasive, etc., as described in detail in the magazine "Electronic Materials" June 1993, pp. 41-62. Is a technique for flattening. Simultaneously with or after this polishing, the silicon dioxide films 22 and 23 which protect the surface of the substrate 7 in the active region 8 are also removed. In this way, the silicon dioxide film 23 remaining on the inner wall surface of the groove 12 becomes the field shield insulating film 5, and the polysilicon film 24 embedded therein becomes the field shield electrode 6.

【0024】その後、図2(d)に示すように、活性領
域8に対して従来一般のMOSトランジスタ形成工程が
行なわれる。すなわち、活性領域8にあたる基板7の表
面に熱酸化法により膜厚10〜14nmの二酸化硅素か
らなるゲート絶縁膜9を形成し、その上面に形成するポ
リシリコンのゲート電極4をマスクとした砒素のイオン
注入法により拡散深さ0.1μm、濃度1017ions/cm2
程度の浅い低濃度N型拡散層25を形成し、これらを
N型MOSトランジスタ1のソース、ドレイン拡散層
2、3とする。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, a conventional MOS transistor formation process is performed on active region 8. That is, a gate insulating film 9 made of silicon dioxide having a film thickness of 10 to 14 nm is formed on the surface of the substrate 7 corresponding to the active region 8 by the thermal oxidation method, and arsenic of arsenic is formed using the polysilicon gate electrode 4 formed on the upper surface as a mask. Diffusion depth 0.1 μm, concentration 10 17 ions / cm 2 by ion implantation
A low-concentration low-concentration N-type diffusion layer 25 is formed, and these are used as the source and drain diffusion layers 2 and 3 of the N-type MOS transistor 1.

【0025】さらに、図3(e)に示すように、これら
トランジスタ1をLDD構造とすべく工程が行なわれ
る。すなわち、各トランジスタ1のゲート電極4の両側
面に形成された絶縁膜26、26をゲート電極4ととも
にマスクとしてN型不純物である砒素をイオン注入法に
より導入することにより、拡散深さ約0.3μm、濃度
1018〜1021ions/cm2 程度の深い高濃度N型拡散層
27を形成する。すると、この高濃度N型拡散層領域2
7は、先の低濃度N型領域25よりゲート電極4から離
れて位置することにより短チャネル効果を防ぎ、かつソ
ース、ドレイン拡散層2、3の抵抗値を引き下げる効果
を奏する。また、フィールド・シールド電極6の表面お
よび各ソース、ドレイン拡散層2、3の表面には熱酸化
による二酸化硅素膜28が形成される。
Further, as shown in FIG. 3 (e), a process is performed to make these transistors 1 have an LDD structure. That is, by using the insulating films 26, 26 formed on both side surfaces of the gate electrode 4 of each transistor 1 as a mask together with the gate electrode 4 and introducing arsenic, which is an N-type impurity, by an ion implantation method, a diffusion depth of about 0. A deep high-concentration N-type diffusion layer 27 having a thickness of 3 μm and a concentration of about 10 18 to 10 21 ions / cm 2 is formed. Then, the high concentration N-type diffusion layer region 2
7 is located farther from the gate electrode 4 than the low-concentration N-type region 25, and thereby has an effect of preventing the short channel effect and lowering the resistance values of the source / drain diffusion layers 2 and 3. A silicon dioxide film 28 is formed on the surface of the field shield electrode 6 and the surfaces of the source and drain diffusion layers 2 and 3 by thermal oxidation.

【0026】その後、図3(f)に示すように、従来一
般のMOSデバイスのプロセス・フローと同様、ウェハ
Wの表面にボロンおよび燐を含有するシリケート・ガラ
ス(BPSG)のような層間絶縁膜13を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3F, an interlayer insulating film such as a silicate glass (BPSG) containing boron and phosphorus is formed on the surface of the wafer W, as in the process flow of a conventional general MOS device. 13 is formed.

【0027】さらに、図3(g)に示すように、コンタ
クトホール形成工程、導電性ポリシリコン、チタン・タ
ングステン、アルミニウム等を単層あるいは積層構造に
した電極配線16、17の形成工程を行なう。このよう
にして本実施例のMOSLSIが完成する。
Further, as shown in FIG. 3 (g), a contact hole forming step and a step of forming electrode wirings 16 and 17 in which conductive polysilicon, titanium / tungsten, aluminum, etc. are formed in a single layer or a laminated structure are performed. In this way, the MOS LSI of this embodiment is completed.

【0028】本実施例のMOSLSIにおいては、ソー
ス、ドレイン拡散層2、3の深さ以上の深さを有する溝
12の内部にフィールド・シールド絶縁膜5、フィール
ド・シールド電極6が埋め込まれているため、分離すべ
き拡散層2、3相互の分離間隔は溝12の幅寸法と深さ
寸法の2倍の合計の長さとなり、埋込み型でないフィー
ルド・シールド分離構造の場合と比べて実質的に増大す
る。その際、溝12の深さがソース、ドレイン拡散層
2、3深さより深くなる程、絶縁分離性能は高くなる。
In the MOSLSI of this embodiment, the field shield insulating film 5 and the field shield electrode 6 are embedded in the groove 12 having a depth greater than the depth of the source / drain diffusion layers 2 and 3. Therefore, the separation distance between the diffusion layers 2 and 3 to be separated is a total length which is twice the width dimension and the depth dimension of the groove 12, which is substantially larger than that in the case of the non-embedded field shield separation structure. Increase. At this time, as the depth of the groove 12 becomes deeper than the depth of the source / drain diffusion layers 2 and 3, the insulation separation performance becomes higher.

【0029】それに加えて、特に本実施例の場合、フィ
ールド・シールド電極6が基板7上に延びることなくそ
の上面が基板7表面と同一平面とされているので、基板
7表面にてフィールド・シールド分離構造11が要する
面積は溝12の幅の分だけで済み、従来の埋込み型のフ
ィールド・シールド分離構造の場合と比べて不活性領域
10の面積を縮小することができる。したがって、本実
施例におけるフィールド・シールド分離構造11の採用
により微細化が図れ、MOSLSIの更なる集積度の向
上を図ることができる。
In addition, in particular, in the case of this embodiment, the field shield electrode 6 does not extend on the substrate 7 and its upper surface is flush with the surface of the substrate 7, so that the field shield electrode is formed on the surface of the substrate 7. The area required for the isolation structure 11 is only the width of the groove 12, and the area of the inactive region 10 can be reduced as compared with the case of the conventional buried type field shield isolation structure. Therefore, by adopting the field / shield separation structure 11 in the present embodiment, miniaturization can be achieved, and the integration degree of the MOS LSI can be further improved.

【0030】また、本実施例のMOSLSIの製造方法
によれば、フィールド・シールド絶縁膜5上に気相成長
法によりポリシリコン膜24を成膜した後、CMP法に
よりウェハW表面の平坦加工を行なうため、フォトリソ
グラフィー技術を用いることがないので、製造プロセス
を簡易化することができ、フォトマスクを使用しない
分、従来のフィールド・シールド分離構造の場合に比べ
て製造コストの低減を図ることができる。
According to the MOSLSI manufacturing method of this embodiment, after the polysilicon film 24 is formed on the field shield insulating film 5 by the vapor phase epitaxy method, the surface of the wafer W is flattened by the CMP method. Since the photolithography technique is not used, the manufacturing process can be simplified, and since the photomask is not used, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of the conventional field / shield separation structure. it can.

【0031】次に、本発明の第2実施例について図4を
用いて説明する。本実施例のMOSLSIにおけるフィ
ールド・シールド分離構造が第1実施例と異なる点は、
フィールド・シールド絶縁膜を単層構造ではなく多層構
造とした点である。したがって、図4においては第1実
施例と同一機能の部分には同一の符号を付し、説明を省
略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The field shield separation structure in the MOS LSI of this embodiment differs from that of the first embodiment in that
The point is that the field shield insulating film has a multi-layer structure instead of a single-layer structure. Therefore, in FIG. 4, parts having the same functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0032】図4に示すように、本実施例においては、
シリコン単結晶基板7の表面に溝12を形成した後、溝
12の内壁面および基板の表面に二酸化硅素膜30−窒
化硅素膜31−二酸化硅素膜32の3層構造の絶縁膜3
3(フィールド・シールド絶縁膜5)を形成し、さらに
その上面にポリシリコン24を気相成長した後、第1実
施例と同様、CMP法によるウェハ表面の平坦化処理を
施すことにより、ポリシリコン24からなるフィールド
・シールド電極6と基板7表面を同一平面に加工する。
As shown in FIG. 4, in this embodiment,
After forming the groove 12 on the surface of the silicon single crystal substrate 7, the insulating film 3 having a three-layer structure of a silicon dioxide film 30-a silicon nitride film 31-a silicon dioxide film 32 is formed on the inner wall surface of the groove 12 and the surface of the substrate.
3 (field shield insulating film 5) is formed, and further, polysilicon 24 is vapor-phase grown on the upper surface thereof, and then the wafer surface is flattened by the CMP method as in the first embodiment. The field shield electrode 6 made of 24 and the surface of the substrate 7 are processed into the same plane.

【0033】ここで、前記3層構造の絶縁膜33は、溝
12の内壁面を含む基板7の表面を熱酸化処理すること
により膜厚2〜4nmの二酸化硅素膜30を形成し、つ
いで、気相成長法により膜厚4〜12nmの窒化硅素膜
31を形成し、ついで、この窒化硅素膜31を熱酸化処
理することにより膜厚1〜4nmの二酸化硅素膜32を
形成することによって得られるものである。
Here, for the insulating film 33 having the three-layer structure, the surface of the substrate 7 including the inner wall surface of the groove 12 is thermally oxidized to form a silicon dioxide film 30 having a film thickness of 2 to 4 nm. Obtained by forming a silicon nitride film 31 having a film thickness of 4 to 12 nm by a vapor phase growth method, and then thermally oxidizing the silicon nitride film 31 to form a silicon dioxide film 32 having a film thickness of 1 to 4 nm. It is a thing.

【0034】以降の工程は第1実施例と全く同様であ
り、ゲート絶縁膜形成工程、ゲート電極形成工程、ソー
ス・ドレイン拡散層形成工程、層間絶縁膜形成工程、コ
ンタクトホール形成工程、電極配線形成工程を経て、図
4のMOSLSIが完成する。なお、本実施例の場合、
電極配線16、17は、窒化チタン−タングステン膜を
順次開口部に埋込み、開口部にて層間絶縁膜の上面に延
びて他の素子電極と接続するアルミニウム配線を有して
いる。
Subsequent steps are exactly the same as those in the first embodiment, and a gate insulating film forming step, a gate electrode forming step, a source / drain diffusion layer forming step, an interlayer insulating film forming step, a contact hole forming step, an electrode wiring forming step. The MOSLSI of FIG. 4 is completed through the steps. In the case of this embodiment,
Each of the electrode wirings 16 and 17 has an aluminum wiring in which a titanium nitride-tungsten film is sequentially buried in the opening, extends to the upper surface of the interlayer insulating film in the opening, and is connected to another element electrode.

【0035】本実施例の場合も第1実施例と同様、フィ
ールド・シールド絶縁膜5とフィールド・シールド電極
6からなるフィールド・シールド分離構造11が基板7
表面上に延び出すことがないため集積度の向上が図れる
と同時に、フィールド・シールド電極6の上面を基板7
表面と同一表面とする手段はCMP法による簡易な平坦
化処理工程であるため、高い集積度のMOSLSIを経
済性良く製造することができる。
Also in the case of this embodiment, as in the case of the first embodiment, the field shield separation structure 11 composed of the field shield insulating film 5 and the field shield electrode 6 is provided on the substrate 7.
Since it does not extend onto the surface, the degree of integration can be improved, and at the same time, the upper surface of the field shield electrode 6 is covered with the substrate 7.
Since the means for making the surface the same as the surface is a simple flattening process step by the CMP method, a MOSLSI with a high degree of integration can be manufactured economically.

【0036】また、本実施例ではフィールド・シールド
絶縁膜5を構成する膜として二酸化硅素膜30、32と
窒化硅素膜31が用いられているため、フィールド・シ
ールド絶縁膜5を実効的に薄膜化して絶縁分離効果を高
めることができる。さらに、二酸化硅素膜30、32と
窒化硅素膜31による多層絶縁膜33はフィールド・シ
ールド電極6を構成するポリシリコン24に燐やボロン
が導入されていても遮蔽性に優れた絶縁膜となる。すな
わち、本実施例によれば、フィールド・シールド絶縁膜
5を多層複合膜とすることにより、単層膜に比較して実
効的に薄い膜厚の絶縁膜を欠陥少なく形成することがで
き、歩留を向上して経済性を高めるとともに絶縁分離効
果を高めることができる。
Further, in this embodiment, since the silicon dioxide films 30 and 32 and the silicon nitride film 31 are used as the films forming the field shield insulating film 5, the field shield insulating film 5 is effectively thinned. Insulation separation effect can be enhanced. Further, the multi-layer insulating film 33 formed of the silicon dioxide films 30 and 32 and the silicon nitride film 31 becomes an insulating film having an excellent shielding property even if phosphorus or boron is introduced into the polysilicon 24 forming the field shield electrode 6. That is, according to this embodiment, by forming the field shield insulating film 5 as a multilayer composite film, it is possible to effectively form an insulating film having a smaller film thickness as compared with a single-layer film with fewer defects. It is possible to improve the retention, improve the economical efficiency, and enhance the insulation separation effect.

【0037】なお、第1、第2実施例においては、ポリ
シリコン膜24を成膜した後、ウェハW表面の平坦加工
を行なう手段としてCMP法を用いたが、これに代え
て、フォトレジストを厚く塗布した後にウェハ全面のド
ライエッチングを行なうエッチバック法、もしくは弗酸
と硝酸を主成分とする混合エッチング液の流体中でのウ
ェットエッチングによる平坦化腐食法を採用してもよ
い。これらの方法を用いた場合でも上記実施例と同様、
製造プロセスの簡易化、製造コストの低減といった効果
を奏することができる。
In the first and second embodiments, the CMP method is used as a means for flattening the surface of the wafer W after the polysilicon film 24 is formed, but instead of this, a photoresist is used. An etch back method in which the entire surface of the wafer is dry-etched after being applied thickly, or a flattening corrosion method by wet etching in a fluid of a mixed etching solution containing hydrofluoric acid and nitric acid as main components may be used. Even when these methods are used, similar to the above-mentioned embodiment,
The effects of simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost can be achieved.

【0038】そして、フィールド・シールド電極は、こ
れら実施例のように溝の内部全体に充填される必要はな
く、電極の内部に空隙が存在する構造、もしくはポリシ
リコン膜の気相成長に引き続いて二酸化硅素膜を再度気
相成長し、その後、CMP法を施して絶縁膜で充填する
構造としてもよい。
The field shield electrode does not have to fill the entire inside of the groove as in these embodiments, but has a structure in which voids exist inside the electrode, or following vapor phase growth of a polysilicon film. A structure may be adopted in which the silicon dioxide film is vapor-phase grown again, and then the CMP method is performed to fill the insulating film.

【0039】また、各種の寸法はこれら実施例に限るも
のでは勿論なく、例えば他の寸法の例として溝の幅を8
0nm〜数mm、溝の深さをソース・ドレイン拡散層深
さ〜10μm、フィールド・シールド絶縁膜の膜厚を5
〜200nm、ポリシリコン膜の膜厚を40〜800n
m程度とすることができる。
The various sizes are not limited to those in these embodiments, and for example, as an example of other sizes, the width of the groove is 8
0 nm to several mm, groove depth of source / drain diffusion layer depth of 10 μm, field shield film thickness of 5
~ 200 nm, the thickness of the polysilicon film is 40-800 n
It can be about m.

【0040】また、第2実施例における二酸化硅素膜−
窒化硅素膜−二酸化硅素膜の3層構造の絶縁膜は、いず
れか一方の二酸化硅素膜を省略して2層構造としても多
層複合膜としての効果を奏することができる。
Further, the silicon dioxide film in the second embodiment
The insulating film having a three-layer structure of a silicon nitride film-a silicon dioxide film can exhibit the effect as a multi-layer composite film even if one of the silicon dioxide films is omitted and the two-layer structure is formed.

【0041】次に、本発明の半導体装置の第3実施例に
ついて図5を用いて説明する。本実施例は、特にフィー
ルド・シールド電極への電圧印加の関係を示すものであ
り、図5は本実施例のMOSLSIの縦構造および結線
を示す断面図である。
Next, a third embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment particularly shows the relationship of voltage application to the field shield electrode, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vertical structure and connection of the MOS LSI of this embodiment.

【0042】図5に示すように、P型単結晶シリコン基
板35の表面にN−Wellと称するN型領域36が形
成され、この領域36内にP型MOSトランジスタTR
p が形成されている。その一方、P型基板35表面には
N型MOSトランジスタTRN1 、TRN2 が形成されて
おり、本実施例の半導体装置はCMOS構造のLSIを
構成している。
As shown in FIG. 5, an N-type region 36 called N-Well is formed on the surface of the P-type single crystal silicon substrate 35, and a P-type MOS transistor TR is formed in this region 36.
p is formed. On the other hand, N-type MOS transistors TRN1 and TRN2 are formed on the surface of the P-type substrate 35, and the semiconductor device of this embodiment constitutes an LSI having a CMOS structure.

【0043】N型MOSトランジスタTRN1 、TRN2
の絶縁分離はこれらトランジスタ間の溝内に形成された
フィールド・シールド分離構造でなされ、フィールド・
シールド電極37、37からは電極配線FSn が導出さ
れている。また、N型MOSトランジスタTRN1 につ
いては、ゲート電極38から電極配線Gn が、N型ソー
ス拡散層39から電極配線Sn が、N型ドレイン拡散層
40から電極配線Dn が、P型基板35からP型拡散層
41を通じて電極配線SBn がそれぞれ導出されてい
る。
N-type MOS transistors TRN1 and TRN2
Isolation is done by the field shield isolation structure formed in the groove between these transistors.
An electrode wiring FSn is led out from the shield electrodes 37, 37. Regarding the N-type MOS transistor TRN1, the gate electrode 38 to the electrode wiring Gn, the N-type source diffusion layer 39 to the electrode wiring Sn, the N-type drain diffusion layer 40 to the electrode wiring Dn, and the P-type substrate 35 to the P-type. The electrode wiring SBn is led out through the diffusion layer 41.

【0044】一方、N−Well36内に形成されたP
型MOSトランジスタTRP の絶縁分離もN型MOSト
ランジスタ間のものと同様のフィールド・シールド分離
構造でなされ、フィールド・シールド電極42、42か
らは電極配線FSp が導出されている。また、P型MO
SトランジスタTRP については、ゲート電極43から
電極配線Gp が、P型ソース拡散層45から電極配線S
p が、P型ドレイン拡散層44から電極配線Dp が、N
−Well36からN型拡散層46を通じて電極配線S
Bp がそれぞれ導出されている。なお、各電極配線は基
板35の表面に並行して層間絶縁膜47の上面に延在し
ている。
On the other hand, the P formed in the N-Well 36
The isolation of the type MOS transistor TRP is also made by the field shield isolation structure similar to that between the N type MOS transistors, and the electrode wiring FSp is derived from the field shield electrodes 42, 42. In addition, P-type MO
Regarding the S transistor TRP, the electrode wiring Gp from the gate electrode 43 to the electrode wiring S from the P-type source diffusion layer 45.
p is the P-type drain diffusion layer 44 to the electrode wiring Dp is N
-Electrode wiring S from Well 36 through N-type diffusion layer 46
Bp is derived respectively. Each electrode wiring extends in parallel with the surface of the substrate 35 and on the upper surface of the interlayer insulating film 47.

【0045】ここで、N型MOSトランジスタTRN1
、TRN2 間、P型MOSトランジスタTRP 間のいず
れのフィールド・シールド分離構造においても、フィー
ルド・シールド絶縁膜48、49については第1実施例
における単層構造、第2実施例における多層複合膜構造
のいずれを採用してもよい。
Here, the N-type MOS transistor TRN1
, TRN2, and between the P-type MOS transistor TRP and the field shield isolation structure, the field shield insulating films 48 and 49 have the single-layer structure of the first embodiment and the multilayer composite film structure of the second embodiment. Either may be adopted.

【0046】そして、本実施例の半導体装置において
は、P型基板35に電位を与える電極配線SBn に基板
電位発生回路(図示せず)が接続されて−1〜−3Vの
負電位が供給されると同時に、N型MOSトランジスタ
TRN1 、TRN2 側のフィールド・シールド電極37に
繋がる電極配線FSn にも基板電位発生回路が接続され
ることにより、フィールド・シールド電極37にも同様
の負電位が供給される構成となっている。
In the semiconductor device of this embodiment, a substrate potential generating circuit (not shown) is connected to the electrode wiring SBn for applying a potential to the P-type substrate 35 to supply a negative potential of -1 to -3V. At the same time, the substrate potential generating circuit is also connected to the electrode wiring FSn connected to the field shield electrode 37 on the N-type MOS transistors TRN1 and TRN2 side, so that a similar negative potential is supplied to the field shield electrode 37. It is configured to.

【0047】一方、P型MOSトランジスタTRP 側の
フィールド・シールド電極42に繋がる電極配線FSp
には元来、ワード線駆動電位や出力バッファ駆動電位を
供給するために存在する昇圧電位発生回路(図示せず)
が接続されることにより、フィールド・シールド電極4
2にVcc +2Vtn (Vtn はN型MOSトランジスタ
のしきい値)の電源電圧の昇圧電位が供給される構成と
なっている。
On the other hand, the electrode wiring FSp connected to the field shield electrode 42 on the P-type MOS transistor TRP side.
Is originally provided to supply a word line drive potential and an output buffer drive potential (not shown).
Is connected to the field shield electrode 4
2 is supplied with a boosted potential of a power supply voltage of Vcc + 2Vtn (Vtn is a threshold value of an N-type MOS transistor).

【0048】本実施例によれば、CMOS構造の半導体
装置においても、N型MOSトランジスタ分離領域およ
びP型MOSトランジスタ分離領域のそれぞれに形成さ
れた溝の内部に埋め込まれたフィールド・シールド分離
構造が、第1、第2実施例と同様、微細化にとって好適
であり、MOSLSIの集積度の向上を図ることができ
る。
According to this embodiment, also in the semiconductor device having the CMOS structure, the field shield isolation structure embedded in the trench formed in each of the N-type MOS transistor isolation region and the P-type MOS transistor isolation region is provided. Similar to the first and second embodiments, it is suitable for miniaturization, and the degree of integration of MOSLSI can be improved.

【0049】さらに、N型MOSトランジスタTRN1
、TRN2 側のフィールド・シールド電極37に負電位
を、P型MOSトランジスタTRP 側のフィールド・シ
ールド電極42に電源電圧の昇圧電位を供給する構成と
したため、N側にGND電位を、P側に電源電位を供給
していた従来のフィールド・シールド分離構造の場合に
比べて拡散層電位のオーバーシュート、アンダーシュー
トに対する余裕度が大きくなり、より安定した素子分離
性能を発揮することができる。
Further, the N-type MOS transistor TRN1
, And the negative potential is supplied to the field shield electrode 37 on the TRN2 side, and the boosted potential of the power supply voltage is supplied to the field shield electrode 42 on the P-type MOS transistor TRP side. Compared to the case of the conventional field shield isolation structure that supplies a potential, the margin for overshoot and undershoot of the diffusion layer potential becomes large, and more stable element isolation performance can be exhibited.

【0050】すなわち、本実施例の半導体装置によれ
ば、CMOS構造のLSIにトレンチ型(溝型)のフィ
ールド・シールド分離構造を採用することにより、トラ
ンジスタ間または拡散領域間の良好な絶縁分離機能を高
密度で達成し、将来の超LSI実現を容易にすることが
できる。
That is, according to the semiconductor device of the present embodiment, by adopting the trench type (groove type) field shield isolation structure in the CMOS structure LSI, a good insulation isolation function between transistors or diffusion regions can be obtained. Can be achieved at high density, and future VLSI implementation can be facilitated.

【0051】なお、以上に本発明の実施例を説明した
が、本発明の技術範囲は上記実施例に限定されるもので
はなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加えることが可能である。また、本発明のフィール
ド・シールド分離構造を、DRAM等のメモリー、また
はロジック、マイコンLSI等、種々の半導体装置にお
ける素子一般の分離に適用することができる。さらに、
CMOS構成の半導体装置のみならず、PMOS構成、
NMOS構成の半導体装置における素子分離に適用でき
ることも勿論である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Is. Further, the field shield separation structure of the present invention can be applied to separation of general elements in various semiconductor devices such as memories such as DRAM, logic, microcomputer LSI and the like. further,
Not only a semiconductor device having a CMOS structure but also a PMOS structure,
Of course, it can be applied to element isolation in a semiconductor device having an NMOS structure.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
半導体装置によれば、素子を構成する拡散層の深さ以上
の深さを有する溝の内部にフィールド・シールド絶縁
膜、フィールド・シールド電極が埋設されているため、
分離すべき拡散層相互の分離間隔は電気的に溝の幅寸法
と深さ寸法の2倍の合計の長さとなり、埋込み型でない
フィールド・シールド分離構造の場合と比べて実質的に
増大する。それに加えて本発明の半導体装置の場合、フ
ィールド・シールド電極の上面が半導体基板表面と同一
平面とされているので、基板表面にてフィールド・シー
ルド分離構造が要する面積は溝の幅の分だけで済み、従
来の埋込み型のフィールド・シールド分離構造の場合と
比べて微細化が図れることでMOSLSIの更なる集積
度の向上を図ることができる。
As described above in detail, according to the semiconductor device of the present invention, the field shield insulating film, the field shield film and the field shield insulating film are provided inside the groove having a depth not less than the depth of the diffusion layer forming the element. Since the shield electrode is buried,
The separation distance between the diffusion layers to be separated is electrically the total length of twice the width and depth of the groove, which is substantially increased as compared with the case of the non-embedded field shield separation structure. In addition, in the case of the semiconductor device of the present invention, since the upper surface of the field shield electrode is flush with the surface of the semiconductor substrate, the area required for the field shield separation structure on the substrate surface is only the width of the groove. Since it is possible to achieve miniaturization as compared with the case of the conventional buried type field shield separation structure, it is possible to further improve the integration degree of the MOS LSI.

【0053】また、フィールド・シールド電極に対して
N型素子分離領域側で負電位を、P型素子分離領域側で
電源電圧の昇圧電位を供給した場合には、拡散層電位変
動時のオーバーシュートやアンダーシュートに対する拡
散層電位限界値のマージンが大きくなるため、絶縁分離
性能の余裕度が大きくなり、より安定した素子分離性能
を発揮させることができる。
When a negative potential is supplied to the field shield electrode on the N-type element isolation region side and a boosted potential of the power supply voltage is supplied to the P-type element isolation region side, an overshoot occurs when the diffusion layer potential changes. Since the margin of the diffusion layer potential limit value with respect to or undershoot increases, the margin of insulation isolation performance increases, and more stable element isolation performance can be exhibited.

【0054】さらに、フィールド・シールド絶縁膜を二
酸化硅素膜、窒化硅素膜からなる2層構造または3層構
造とした場合には、実効的な膜厚を薄くできるとともに
全体として欠陥の少ない膜を形成することができ、歩留
を向上して経済性を高めるとともに絶縁分離効果を高め
ることができる。
Further, when the field shield insulating film has a two-layer structure or a three-layer structure consisting of a silicon dioxide film and a silicon nitride film, the effective film thickness can be made thin and a film with few defects can be formed as a whole. Therefore, the yield can be improved, the economic efficiency can be improved, and the insulation separation effect can be improved.

【0055】一方、本発明の半導体装置の製造方法によ
れば、上記のような微細化に対応し得る半導体装置を容
易に製造することができる。例えば、第3の工程におい
て、フィールド・シールド絶縁膜上にフィールド・シー
ルド電極となるべき材料を溝の深さ以上の膜厚となるよ
うに硅素の気相成長法により成膜した後、化学的機械研
磨法、エッチバック法、ウェットエッチングによる平坦
化腐食法のいずれかにより材料の平坦加工を行なうと、
フォトリソグラフィー技術を用いることなく、上面が基
板表面と同一平面をなすフィールド・シールド電極を形
成することができるため、製造プロセスの簡易化、製造
コストの低減を図ることができる。
On the other hand, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor device which can cope with the above miniaturization can be easily manufactured. For example, in the third step, a material to be the field shield electrode is formed on the field shield insulating film by a vapor phase growth method of silicon so as to have a film thickness equal to or larger than the depth of the groove, and then chemically formed. When the material is flattened by any one of the mechanical polishing method, the etchback method, and the flattening corrosion method by wet etching,
Since the field shield electrode whose upper surface is flush with the substrate surface can be formed without using the photolithography technique, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例である半導体装置を示す、
(a)(b)のA−A線に沿う縦断面図、(b)平面図
である。
FIG. 1 shows a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention,
It is the longitudinal cross-sectional view which follows the AA line of (a) and (b), and (b) top view.

【図2】同、半導体装置の製造方法を手順を追って示す
図の前半部分である。
FIG. 2 is a first half of a diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device step by step.

【図3】同、後半部分である。FIG. 3 is the latter half.

【図4】本発明の第2実施例である半導体装置を示す縦
断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例である半導体装置を示す縦
断面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N型MOSトランジスタ(素子) 2 ソース拡散層 3 ドレイン拡散層 4,38,43 ゲート電極 5,48,49 フィールド・シールド絶縁膜 6,37,42 フィールド・シールド電極 7 半導体基板 8 活性領域 9 ゲート絶縁膜 10 不活性領域 11 フィールド・シールド分離構造 12 溝 24 ポリシリコン膜(材料) 30,32 二酸化硅素膜 31 窒化硅素膜 33 3層構造の絶縁膜 35 P型基板 39 N型ソース拡散層 40 N型ドレイン拡散層 44 P型ソース拡散層 45 P型ドレイン拡散層 1 N-type MOS transistor (element) 2 Source diffusion layer 3 Drain diffusion layer 4, 38, 43 Gate electrode 5, 48, 49 Field shield insulating film 6, 37, 42 Field shield electrode 7 Semiconductor substrate 8 Active region 9 Gate Insulating film 10 Inactive region 11 Field shield isolation structure 12 Groove 24 Polysilicon film (material) 30,32 Silicon dioxide film 31 Silicon nitride film 33 Three-layer insulating film 35 P-type substrate 39 N-type source diffusion layer 40 N Type drain diffusion layer 44 P type source diffusion layer 45 P type drain diffusion layer

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の素子を
電気的に絶縁分離するための、フィールド・シールド絶
縁膜とフィールド・シールド電極を有するフィールド・
シールド分離構造を備えた半導体装置において、 前記フィールド・シールド分離構造が形成される不活性
領域内に前記半導体基板の表面側に開口し前記素子を構
成する拡散層の深さ以上の深さを有する溝が形成され、
該溝の内壁面に前記フィールド・シールド絶縁膜が被着
され、その内部に前記フィールド・シールド電極が埋設
されるとともに、 該フィールド・シールド電極の上面が前記半導体基板の
表面と同一平面とされたことを特徴とする半導体装置。
1. A field-shield insulating film and a field-shield electrode for electrically insulating and separating a plurality of elements formed on a semiconductor substrate.
In a semiconductor device having a shield separation structure, a depth equal to or larger than a depth of a diffusion layer which is opened on the front surface side of the semiconductor substrate and constitutes the element is formed in an inactive region where the field shield separation structure is formed. A groove is formed,
The field shield insulating film is deposited on the inner wall surface of the groove, the field shield electrode is embedded therein, and the upper surface of the field shield electrode is flush with the surface of the semiconductor substrate. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記フィールド・シールド電極に対して、N型素子分離
領域側では負電位、P型素子分離領域側では電源電圧の
昇圧電位の少なくともいずれか一方が供給される構成と
されたことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of a negative potential on the N-type element isolation region side and a boosted potential of a power supply voltage on the P-type element isolation region side with respect to the field shield electrode. A semiconductor device characterized in that one of them is supplied.
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体装置に
おいて、 前記フィールド・シールド絶縁膜が、前記溝の内壁面側
に形成される二酸化硅素膜と前記フィールド・シールド
電極側に形成される窒化硅素膜の2層構造からなること
を特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the field shield insulating film is a silicon dioxide film formed on the inner wall surface side of the groove and a nitride film formed on the field shield electrode side. A semiconductor device having a two-layer structure of a silicon film.
【請求項4】 請求項1または2に記載の半導体装置に
おいて、 前記フィールド・シールド絶縁膜が、前記溝の内壁面側
に形成される窒化硅素膜と前記フィールド・シールド電
極側に形成される二酸化硅素膜の2層構造からなること
を特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the field shield insulating film is a silicon nitride film formed on the inner wall surface side of the groove and a dioxide film formed on the field shield electrode side. A semiconductor device having a two-layer structure of a silicon film.
【請求項5】 請求項1または2に記載の半導体装置に
おいて、 前記フィールド・シールド絶縁膜が、前記溝の内壁面側
から前記フィールド・シールド電極側に向けて順次形成
される二酸化硅素膜−窒化硅素膜−二酸化硅素膜の3層
構造からなることを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the field shield insulating film is sequentially formed from the inner wall surface side of the groove toward the field shield electrode side. A semiconductor device comprising a three-layer structure of silicon film-silicon dioxide film.
【請求項6】 半導体基板上に形成された複数の素子を
電気的に絶縁分離するためのフィールド・シールド絶縁
膜とフィールド・シールド電極を有するフィールド・シ
ールド分離構造を備えた半導体装置の製造方法におい
て、 前記フィールド・シールド分離構造が形成される不活性
領域内に前記半導体基板の表面側に開口し前記素子を構
成する拡散層の深さ以上の深さを有する溝を形成する第
1の工程と、 該溝の内壁面を被覆する前記フィールド・シールド絶縁
膜を形成する第2の工程と、 該溝の内部にその上面が前記半導体基板の表面と同一平
面となるようなフィールド・シールド電極を形成する第
3の工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a field shield isolation structure having a field shield insulating film and a field shield electrode for electrically insulating and isolating a plurality of elements formed on a semiconductor substrate. A first step of forming, in an inactive region in which the field / shield separation structure is formed, a groove having a depth equal to or greater than a depth of a diffusion layer forming the element, the groove being opened to the front surface side of the semiconductor substrate; A second step of forming the field shield insulating film covering the inner wall surface of the groove, and forming a field shield electrode in the groove whose upper surface is flush with the surface of the semiconductor substrate A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the third step of:
【請求項7】 請求項6に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第3の工程において、前記フィールド・シールド絶
縁膜上に前記フィールド・シールド電極となるべき材料
を成膜して該材料を前記溝の内部に埋め込んだ後、前記
半導体基板の表面が露出するまで前記材料の平坦加工を
施すことにより前記フィールド・シールド電極の上面を
前記半導体基板の表面と同一平面とすることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the third step, a material to be the field shield electrode is formed on the field shield insulating film, and the material is formed. After filling the inside of the groove, the upper surface of the field shield electrode is made flush with the surface of the semiconductor substrate by flattening the material until the surface of the semiconductor substrate is exposed. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第3の工程において、前記材料の成膜を硅素の気相
成長法により行なうとともに、前記材料の平坦加工を化
学的機械研磨法により行なうことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the third step, the film formation of the material is performed by a vapor phase epitaxy method of silicon, and the flattening of the material is performed by a chemical mechanical method. A method of manufacturing a semiconductor device, which is performed by a polishing method.
【請求項9】 請求項7に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第3の工程において、前記材料の成膜を硅素の気相
成長法により行なうとともに、前記材料の平坦加工をエ
ッチバック法により行なうことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the third step, the film formation of the material is performed by a vapor phase epitaxy method of silicon, and the flattening of the material is an etch back method. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】 請求項7に記載の半導体装置の製造方
法において、 前記第3の工程において、前記材料の成膜を硅素の気相
成長法により行なうとともに、前記材料の平坦加工をウ
ェットエッチングによる平坦化腐食法により行なうこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein in the third step, the film formation of the material is performed by a vapor phase growth method of silicon, and the flattening of the material is performed by wet etching. A method of manufacturing a semiconductor device, which is performed by a flattening corrosion method.
【請求項11】 請求項6ないし10のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法において、 前記第2の工程において、前記溝の内壁面側から二酸化
硅素膜、窒化硅素膜を順次積層することにより、これら
の膜からなる2層構造のフィールド・シールド絶縁膜を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the second step, a silicon dioxide film and a silicon nitride film are sequentially stacked from the inner wall surface side of the groove. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a field shield insulating film having a two-layer structure composed of these films.
【請求項12】 請求項6ないし10のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法において、 前記第2の工程において、前記溝の内壁面側から窒化硅
素膜、二酸化硅素膜を順次積層することにより、これら
の膜からなる2層構造のフィールド・シールド絶縁膜を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the second step, a silicon nitride film and a silicon dioxide film are sequentially laminated from the inner wall surface side of the groove. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising forming a field shield insulating film having a two-layer structure composed of these films.
【請求項13】 請求項6ないし10のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法において、 前記第2の工程において、前記溝の内壁面側から二酸化
硅素膜、窒化硅素膜、二酸化硅素膜を順次積層すること
により、これらの膜からなる3層構造のフィールド・シ
ールド絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the second step, a silicon dioxide film, a silicon nitride film and a silicon dioxide film are sequentially formed from the inner wall surface side of the groove. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming a field shield insulating film having a three-layer structure composed of these films by stacking.
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